毕业论文：基于单片机的水温控制系统2012.doc

目 录 第一节 引 言 2 1.1 水温控制系统概述 2 1.2 本设计任务和主要内容 2 第2节 系统主要硬件电路设计 3 2.1 单片机控制系统原理 3 2.2 温度采样电路 3 2.2.1 温度传感器的选取 3 2.2.2 温度传感器 AD590 4 2.2.3 电路原理及参数计算 4 2.2.4 ADC0804 性能描述 4 2.3 温度控制电路 5 2.4 主机控制部分 5 2.5 键盘及数字显示部分 6 第 3 节 系统的软件设计 7 3.1 系统主程序设计 7 3.2 键盘显示程序流图 14 3.3 键盘显示程序 14 结 束 语 23 参考文献 25 基于单片机的水温控制系统 第一节 引 言 在能源日益紧张的今天，电热水器，饮水机，电饭煲之类的家用电器在保温时，由于其简单的温控系统，利用温敏电阻来实现温控，因而会造成很大的能源浪费浪费。但是利用 AT89C51 单片机为核心，配合温度传感器，信号处理电路，显示电路，输出控制电路，故障报警电路等组成，软件选用汇编语言编程。单片机可将温度传感器检测到的水温模拟量转换成数字量，显示于 LED 显示器上。该系统灵活性强，易于操作，可靠性高，将会有更广阔的开发前景。 1.1 水温控制系统概述 能源问题已经是当前最为热门的话题，离开能源的日子，世界将失去一切颜色，人们将寸步难行，虽然本设计是节省电能角度出发，而电能又是可再生能源，但是在今天还是有很多的电能是依靠火力，核电等一系列不可再生的自然资源所产生，一旦这些自然资源耗尽，我们将面临电能资源的巨大的缺口，因而本设计从开源节流的截角度出发，节省电能，保护环境。 1.2 本设计任务和主要内容 设计并制作一个水温自动控制系统，控制对象为1升净水，容器为搪瓷器皿。水温可以在一定范围内由人工设定，并能在环境温度降低时实现自动控制，以保持设定的温度基本不变。本设计主要内容如下： （1）温度设定范围为 40～90℃，最小区分度为 1℃，标定温度≤1℃。 （2）环境温度降低时温度控制的静态误差≤1℃。 （3）用十进制数码管显示水的实际温度。 （4）采用适当的控制方法，当设定温度突变（由 40℃提高到 60℃）时，减小系统的调节时间和超调量。 （5）温度控制的静态误差≤0.2℃。 第2节 系统主要硬件电路设计 2.1 单片机控制系统原理 2.2 温度采样电路 图2-1单片机控制系统原理框图 系统的信号采集电路主要由温度传感器（AD590）、基准电压（7812）及 A/D 转换电路（ADC0804）三部分组成。如图：2-2 图 2-2信号采集电路 2.2.1 温度传感器的选取 目前市场上温度传感器较多，有以下几种： 方案一：选用铂电阻温度传感器，此类温度传感器线性度、稳定性等方面性能都很好，但其成本较高。 方案二：采用热敏电阻，选用此类元器件有价格便宜的优点，但由于热敏电阻的非线性特性会影响系统的精度。 方案三：选用美国 Analog Devices公司生产的二端集成电流传感器 AD590。其测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在 5—10V 之间，稳定度为 1﹪时，误差只有±0.01℃。此器件具有体积小、质量轻、线形度好、性能稳定等优点其各方面特性都满足此系统的设计要求。比较以上三种方案，方案三具有明显的优点，因此选用方案三。 2.2.2 温度传感器 AD590 测量范围在-50℃--+150℃，满刻度范围误差为±0.3℃，当电源电压在 5—10V 之间，稳定度为1﹪时，误差只有±0.01℃。AD590为电流型传感器温度每变化 1℃其电流变化1uA 在35℃和95℃时输出电流分别为 308.2uA和368.2uA 。 2.2.3 电路原理及参数计算 温度采样电路的基本原理是采用电流型温度传感器AD590将温度的变化量转换成电流量，再将电流量转换成电压量通过 A/D转换器ADC0804 将其转换成数值量交由单片机处理。 2.2.4 ADC0804 性能描述 ADC0804 为 8bit 的一路 A/D 转换器，其输入电压范围在 0—5v，转换速度小于 100us，转换精度 0.39﹪。满足系统的要求。如图 2-3 A/D 转换电路由于系统控制的水温范围为35℃--95℃,所以当输出电压为零伏时 AD590 的输出电流为 308.2uA,因此为了使Ui 的电位为零就必须使电流Ib 等 于 电 流IC等 于308.2uA, 三端稳压 7812的输出电压为12v所以取电阻R2=30k , R1=10k 的电位器又由于 ADC0804 的输入电压范围为0—5v，为了提高精度所以令水温为 95℃时ADC0804 的输入电压为 5v（即图3 A/D转换电路Uo=5v）。当水温为95℃时AD590的输出